LoRaWAN（Long Range Wide Area Network，長距離廣域網(wǎng)）是由LoRa聯(lián)盟推出的一種低功耗廣域網(wǎng)標準，它定義了網(wǎng)絡的通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)。LoRaWAN技術(shù)為電池供電的無線設備提供了局域、全國乃至全球的網(wǎng)絡連接。

LoRaWAN的主要特點包括：

長距離通信：相對于Wi-Fi、藍牙和Zigbee等無線技術(shù)，LoRaWAN技術(shù)實現(xiàn)了更遠距離的覆蓋。在建筑密集的城市環(huán)境，覆蓋范圍約為2公里；而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達10公里。

低功耗：使用電池供電的LoRa終端，電池使用壽命可達10年，有效降低了用戶的使用成本。

免授權(quán)頻段：LoRaWAN使用免費的ISM頻段，如433MHz、470MHz等，使用成本低。

大容量：一個LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接成千上萬個LoRa終端。

靈活的網(wǎng)絡架構(gòu)：LoRaWAN網(wǎng)絡架構(gòu)是一個典型的星形拓撲結(jié)構(gòu)，其中LoRa網(wǎng)關(guān)是一個透明傳輸?shù)闹欣^，連接終端設備和后端中央服務器。這種架構(gòu)使得智能設備間可以實現(xiàn)無縫對接和互操作，為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的用戶、開發(fā)者和企業(yè)提供了更多的操作空間。

LoRaWAN網(wǎng)絡架構(gòu)

LoRaWAN網(wǎng)絡架構(gòu)是一個典型的星形拓撲結(jié)構(gòu)，在這個網(wǎng)絡架構(gòu)中，LoRa DTU網(wǎng)關(guān)是一個透明的中繼，連接終端設備和服務器。網(wǎng)關(guān)與服務器通過標準IP連接，而終端設備采用單跳與一個或多個網(wǎng)關(guān)通信，所有的節(jié)點均是雙向通信。

LoRa DTU網(wǎng)關(guān)和LoRa模塊間以星形網(wǎng)方式組網(wǎng)，而LoRa模塊間理論上可以點對點輪詢的方式組網(wǎng)，但是點對點輪詢效率要遠遠低于星形網(wǎng)。網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)多通道并行接收，同時處理多路信號，這大大增加了網(wǎng)絡容量。采用LoRa也可以實現(xiàn)測距和定位。LPWAN的電池使用壽命較長，對于那些需要發(fā)送少量數(shù)據(jù)的傳感器和應用而言是真正做到了低功耗。

Lora定位和測距

LoRa測量距離是根據(jù)傳輸信號的空中傳輸時間而不是接收信號強度RSSI值，定位則可根據(jù)多點（網(wǎng)關(guān)）對一點（終端）的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達5m。

LoRa的頻段選擇

按理論來說，可以使用150 MHz 到 1 GHz頻段中的任何頻率。但是Semtech的LoRa芯片并不是所有的sub-GHz的頻段都可以使用，在常用頻段（如433MHz，470MHz~510MHz，780MHz以及歐美常用的868MHz和915MHz都屬于常用頻段）以外的一些頻率并不能很好的支持。

lorawan協(xié)議的三種工作模式

LoRaWAN協(xié)議定義了三種工作模式，分別是Class A、Class B和Class C。這些模式?jīng)Q定了終端如何與服務器進行通信，以及終端的接收窗口何時打開以接收來自服務器的數(shù)據(jù)。

Class A（省電模式）：這是最基本的工作模式，所有LoRaWAN終端都必須支持。在Class A模式下，終端首先向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，終端會打開兩個短暫的接收窗口，用于接收服務器下發(fā)的數(shù)據(jù)。如果在這兩個窗口內(nèi)沒有接收到數(shù)據(jù)，終端將不會再次打開接收窗口，直到下一次上行傳輸。這種模式非常省電，因為它要求終端在發(fā)送數(shù)據(jù)后的很短時間內(nèi)接收服務器的下行數(shù)據(jù)。

Class B（約定模式）：在Class B模式下，終端和服務器可以約定數(shù)據(jù)接收窗口的開放時間。除了Class A的隨機接收窗口，Class B設備還會在指定的時間打開額外的接收窗口。為了讓終端知道何時打開這些窗口，終端需要從網(wǎng)關(guān)接收時間同步的信標（Beacon）。這使得服務器可以知道終端正在監(jiān)聽，并可以在約定的時間發(fā)送數(shù)據(jù)。

Class C（極速模式）：在Class C模式下，終端的接收窗口幾乎一直處于打開狀態(tài)，只在發(fā)送數(shù)據(jù)時短暫關(guān)閉。這種模式使得服務器可以幾乎隨時向終端發(fā)送數(shù)據(jù)，因此從服務器到終端的時延非常低。然而，由于接收窗口長時間打開，Class C模式的終端比Class A和Class B更加耗電。

這三種工作模式可以根據(jù)應用的具體需求進行選擇，以在滿足功耗和數(shù)據(jù)傳輸需求之間找到平衡。

審核編輯：黃飛